CN209451538U - 一种单塔三区脱硫脱白一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单塔三区脱硫脱白一体化装置，属于烟气净化领域。该装置包括该装置包括吸收塔入口烟道、脱硫脱白一体化塔、吸收塔出口烟道以及塔底的浆液池，吸收塔入口的上方依次设有浆液喷淋层、塔内分区装置、冷却水喷淋层及除尘除雾装置，浆液喷淋层及冷却水喷淋层分别设有浆液喷淋层喷嘴及冷却水喷淋层喷嘴，所述冷却水喷淋层的冷凝液通过塔内分区装置收集后返回冷凝液水箱。本实用新型所述的一种单塔三区脱硫脱白一体化装置，在一个吸收塔装置内同时实现除尘、脱硫、脱白的功能，具有布置紧凑、占地面积小、投资运行费用低等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于烟气净化领域，具体涉及一种单塔三区脱硫脱白一体化装置。
背景技术
随着燃煤电厂超低排放的实施，烟气中的颗粒物、SO2、NOx等污染物等都得到不同程度的有效控制，但由于湿法脱硫后烟气温度较低，饱和湿烟气与环境空气接触并逐步降温的过程中形成绵延几百米乃至数公里的白色烟羽，造成视觉污染，给周围居民生活造成较大困扰；同时高湿环境促进一次污染物的二次转化，并形成逆湿层阻碍污染物的进一步扩散，是局部雾霾形成的来源之一。为此，上海、浙江、天津、河北邯郸等地相继出台了烟囱白色烟雨的相关控制规定，将消除白色烟羽作为超低排放的重要内容之一。
由于我国南北东西地域的不同，气候条件相差很大，比如平均温度、湿度，极端温度相差很大，采用的方法技术也不尽相同。还有各企业的工艺流程条件不同、余热资源不同、投资要求不同，采取的脱硫消白方法不同等因素，工艺方案千变万化有很大的差别，总体来说包括烟气加热技术、烟气冷凝技术、烟气先冷凝再热技术等三种主要的处理技术。
烟气冷凝技术对脱硫后湿烟气冷却，使得烟气中大量的气态水冷凝为液滴，在此过程中能够捕捉微细颗粒物、SO2等多种污染物。烟气冷凝技术作为湿烟羽治理的手段，不仅能够对白烟消除有良好效果，还可以实现烟气多污染物联合脱除，冷凝水可作为脱硫补水使用，既能减排又能节水。
目前烟气冷凝主要采用以氟塑料换热器的烟气——冷却水间壁换热的形式，具有换热系数较低、设备占地面积大、阻力损失高等缺点，另外其对冷源的品质要求高，进一步限制了该技术的应用。
采用喷淋冷却水与烟气直接接触换热的形式具有传热面积大，对冷源品质的要求不高，适应性广，易于实施等优点而在某些工程得到应用。然而由于冷源通常采用江河湖海的自然冷源或循环冷却塔冷水，冷源与烟气的温差较小，通常需要大量的喷淋水循环喷淋，同时烟气因温度降低亦有大量的水析出，因此为了避免喷淋水和冷凝析出水与浆液混合变稀导致脱硫系统失效，通常采用在现有吸收塔后串联一座新的喷淋冷却塔的方式，对于部分改造机组而言，占地过大而难以实施。
实用新型内容
本实用新型针对现有上述技术存在的缺陷提供了一种单塔三区脱硫脱白一体化装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
一种单塔三区脱硫脱白一体化装置，该装置包括吸收塔入口烟道、脱硫脱白一体化塔、吸收塔出口烟道以及塔底的浆液池，吸收塔入口的上方依次设有多级的浆液喷淋层、塔内分区装置、多级的冷却水喷淋层及除尘除雾装置，浆液喷淋层及冷却水喷淋层分别设有浆液喷淋层喷嘴及冷却水喷淋层喷嘴，所述冷却水喷淋层的冷凝液通过塔内分区装置收集后返回冷凝液水箱。
本实用新型技术方案中：所述浆液喷淋层依次通过浆液循环管道、浆液循环泵、浆液吸入管道和浆液池连通并循环。
本实用新型技术方案中：所述冷却水喷淋层依次通过冷却水循环管道、冷却水循环泵、冷却水吸入管道、和冷凝液水箱连通并循环。此循环通过冷却水喷淋对烟气进行降温，烟气中的水蒸气凝结析出，降低烟气中的含水率，实现了节水、降温、脱白的目的。
本实用新型技术方案中：所述塔内分区装置包括冷凝液收集盘、挡水装置及冷凝液返回管道；
所述的挡水装置为上下均开口的圆锥体结构，圆锥体顶端直径为D，圆锥体底端直径为D1，0.55D≤D1≤0.65D，所述的D为脱硫脱白一体化塔的内径；
所述的冷凝液收集盘位于挡水装置的下方，其为上下均开口圆柱筒结构，圆柱筒的直径大小为D2，1.05D1≤D2≤1.15D1，且在冷凝液收集盘的底部设有冷凝液返回管道用于收集冷凝水和冷却循环水；
所述的挡水装置和冷凝液收集盘同轴线布置。
本实用新型技术方案中：圆锥体的锥线和脱硫脱白一体化塔内壁之间的夹角为40～55°，所述的冷凝液返回管道和脱硫脱白一体化塔内壁之间的夹角为70～80°。
本实用新型技术方案中：相邻冷却水喷淋层的间距为L，位于最下层的冷却水喷淋层和挡水装置的底端间距为2～3L，挡水装置的高度为0.7～0.9L，挡水装置的底端和冷凝液收集盘的顶端间距为0.45～0.9L，冷凝液收集盘的顶端和最上层的浆液喷淋层的间距为1.5～2.2L。
作为优选，挡水装置的作用是使冷却水喷淋层喷嘴喷射的液体能被有效收集到冷凝液收集盘中，但又要使烟气能顺利沿着图中的实线箭头通过，不至于在挡水装置的圆锥体底端直径D1处造成液泛而引起操作阻力快速上升，从而引发吸收塔操作失效；另一方面冷却水喷淋层喷嘴喷射的液体在单位时间内产生的冷凝液和冷却水量要能被冷凝液收集盘有效的收集，不引发液体瞬时量过大造成溢流，因此需要对冷凝液收集盘的容积进行有效设计。
综合以上因素，通过大量实验选择了如上参数。
在一些具体的技术方案中：所述冷凝系统为开式循环系统，所述的开式循环系统包括但不限于江、河、湖、海水源系统。所述冷凝系统为闭式循环系统时，所述的为闭式循环系统包括但不限于冷却塔、换热器、热泵。
本实用新型技术方案中：所述冷却水循环管道与冷凝系统连通，冷凝液水箱与冷却水连通，冷却水温低于冷凝所需最终温度，一般夏季不高于32℃，冬季不高于22℃。根据所需降低的烟气温度幅度，调整冷却水循环量和新鲜冷却水补给量。
一种利用上述的装置实现单塔三区脱硫脱白一体化方法，该方法的步骤如下：
步骤1：烟气通过吸收塔入口烟道进入吸收塔；
步骤2：通过浆液喷淋层喷射石灰石浆液和烟气中SO2反应，脱除其中的SO2，使得SO2的浓度降低至35mg/m3以下，烟气温度降至48～52℃，相对湿度为其对应饱和点；
步骤3：经步骤2降温后的烟气经过冷却水喷淋层降温将烟气温度降至40～45℃，相对湿度为7.2％～9.5％，所用冷却水夏季不高于32℃，冬季不高于22℃，冷却水与烟气直接接触换热，经升温后的热水通过外部冷凝系统降温后返回至冷却水喷淋层；
步骤4：经步骤3降温后的烟气依次经过除雾器、管束式除雾器除去烟气中的游离液滴后排入大气。
上述方法中：步骤中脱除的方式是设置液气比为11～15。
上述方法中：冷却水喷淋层为4层喷淋层，上两层喷淋层流量700～900m3/h，下两层喷淋流量400～600m3/h。
本实用新型的有益效果：
1、通过喷淋冷却水与烟气直接接触换热的形式替代氟塑料换热器的烟气——冷却水间壁换热形式，大幅提高了传热效率，设备占地面积降低30％左右，投资降低50％左右；
2、在一个吸收塔装置内同时实现脱硫、脱白的功能，相较于两塔串联的方式，具有布置紧凑、占地面积小、投资运行费用低等优点，占地面积降低50％左右，运行阻力降低300Pa左右。
附图说明
图1为单塔三区脱硫脱白一体化装置。
其中：1为吸收塔入口、2为吸收塔入口烟道、3为脱硫脱白一体化塔、4为浆液喷淋层、5为浆液喷淋层喷嘴、6为冷凝液收集盘、7为挡水装置、8为冷却水喷淋层、9为冷却水喷淋层喷嘴、10为除尘除雾装置、11为吸收塔出口烟道、12为吸收塔出口、13为冷却水循环管道、14为为塔内分区装置、15为冷凝液返回管道、16为冷凝液水箱、17为冷却水吸入管道、18为冷却水循环泵、19为浆液循环管道、20为浆液池、21为浆液吸入管道、22为浆液循环泵。
图2为塔内分区装置示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于此：
如图1或2，一种单塔三区脱硫脱白一体化装置，该装置包括吸收塔入口烟道(2)、脱硫脱白一体化塔(3)、吸收塔出口烟道(11)以及塔底的浆液池(20)，吸收塔入口的上方依次设有多级的浆液喷淋层(4)、塔内分区装置(14)、多级的冷却水喷淋层(8)及除尘除雾装置(10)，浆液喷淋层(4)及冷却水喷淋层(8)分别设有浆液喷淋层喷嘴(5) 及冷却水喷淋层喷嘴(9)，所述冷却水喷淋层(8)的冷凝液通过塔内分区装置(14)收集后返回冷凝液水箱(16)。
所述浆液喷淋层(4)依次通过浆液循环管道(19)、浆液循环泵(22)、浆液吸入管道(21)和浆液池(20)连通并循环。
所述冷却水喷淋层(8)依次通过冷却水循环管道(13)、冷却水循环泵(18)、冷却水吸入管道(17)、和冷凝液水箱(16)连通并循环。
所述塔内分区装置(14)包括冷凝液收集盘(6)、挡水装置(7)及冷凝液返回管道(15)；
所述的挡水装置(7)为上下均开口的圆锥体结构，圆锥体顶端直径为D，圆锥体底端直径为D1，0.55D≤D1≤0.65D，所述的D为脱硫脱白一体化塔(3)的内径；
所述的冷凝液收集盘(6)位于挡水装置(7)的下方，其为上下均开口圆柱筒结构，圆柱筒的直径大小为D2，1.05D1≤D2≤1.15D1，且在冷凝液收集盘(6)的底部设有冷凝液返回管道(15)用于收集冷凝水和冷却循环水；
所述的挡水装置(7)和冷凝液收集盘(6)同轴线布置。
圆锥体的锥线和脱硫脱白一体化塔(3)内壁之间的夹角为40～55°，所述的冷凝液返回管道(15)和脱硫脱白一体化塔(3)内壁之间的夹角为70～80°。
相邻冷却水喷淋层(8)的间距为L，位于最下层的冷却水喷淋层(8)和挡水装置(7)的底端间距为2～3L，挡水装置(7)的高度为0.7～0.9L，挡水装置(7)的底端和冷凝液收集盘(6)的顶端间距为0.45～0.9L，冷凝液收集盘(6)的顶端和最上层的浆液喷淋层 (4)的间距为1.5～2.2L。
所述冷凝系统为开式循环系统或闭式循环系统；所述的除尘除雾装置(10)的上方还设有管束式除雾器。
一种利用上述装置实现单塔三区脱硫脱白一体化方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：烟气(南通醋酸纤维有限公司8～9号炉入口烟气条件如表1所示)通过吸收塔入口烟道(2)进入吸收塔；
步骤2：通过浆液喷淋层(4)喷射石灰石浆液和烟气中SO2反应，脱除其中的SO2，通过设置液气比为11～15，SO2降低至35mg/m3以下，烟气温度降至48～52℃，相对湿度为 12～12.5％左右(对应饱和点)；
步骤3：经步骤2降温后的烟气经过冷却水喷淋层(8)降温将烟气温度降至40～43℃，相对湿度为7％～7.5％，其中：喷淋冷凝系统由喷淋层、循环水池、循环水泵组成。设置4层喷淋层，上两层喷淋层流量800m3/h，下两层喷淋流量500m3/h，上面两层直接与外部循环冷却水相接，下面两层采用内部循环水循环。冷源采用30℃循环冷却水(醋循水冬季 22℃，夏季29℃，设以最高温度29℃设计，运行时可调整)，冷却水升温至37～40℃后返回。降温后的循环水经过喷淋层和喷嘴雾化后与脱硫后的烟气接触，烟气降温至40～43℃。循环水在接触过程中温度升高，并吸收少量二氧化硫，进入循环水池。在循环水池中测量 pH值，用氢氧化钠来调节pH值，使其呈中性。由于在烟气降温过程中气态水冷凝，每小时将产生17.5吨冷凝水，通过排放循环水池中循环水来确保水池液位稳定。
步骤4：脱硫塔喷淋上方设置除雾器将烟气中的液滴降低到75mg/Nm3以下，在冷凝段大量雾滴与烟气接触将烟气降温并冷凝烟气中的水分，冷凝水雾滴加上从烟气中冷凝出来的液滴会大量进入湿电系统，对湿电产生压力，因此需在湿电上游增加除雾器将新产生的液滴除去。由于湿电上游空间有限，可采用高效的管束式除雾器将液滴除去。管束式除雾器在节省空间的同时具有部分的除尘效果。经过除雾器以及管束式除雾器除去烟气中的游离液滴后通过吸收塔出口(12)排入大气。
以某2×130t/h锅炉为例，表1为吸收塔入口烟气参数。
表1南通醋酸纤维有限公司8～9号炉入口烟气条件
进行烟气脱白改造前后污染物排放的情况，见下表(按年运行时间8000h计算，最大出力)。
表2脱白改造前后机组年排放量
| 项目 | 烟气含水 |
| 本次改造前使用工艺 | 无 |
| 本次改造前排放(含水率) | 12.2％ |
| 采用本技术方案改造后效率(％) | 43.4％ |
| 采用本技术方案改造后排放(含水率) | 7.3％ |
| 采用本技术方案削减量(t/a) | 140000 |
从上表可以看出：实施脱硫脱硝除尘改造项目后，南通醋酸纤维有限公司8～9号炉烟气含水削减140000t/a，以2014年气象数据为基准白烟天数减少365天，以2015年气象数据为基准白烟天数减少353天，以2016年气象数据为基准白烟天数减少328天，且为将来环境要求进一步提高留出了较大的余量，有利于改善区域环境质量，促进区域社会和经济的进一步发展。
Claims (7)
1.一种单塔三区脱硫脱白一体化装置，其特征在于：该装置包括吸收塔入口烟道(2)、脱硫脱白一体化塔(3)、吸收塔出口烟道(11)以及塔底的浆液池(20)，吸收塔入口的上方依次设有多级的浆液喷淋层(4)、塔内分区装置(14)、多级的冷却水喷淋层(8)及除尘除雾装置(10)，浆液喷淋层(4)及冷却水喷淋层(8)分别设有浆液喷淋层喷嘴(5)及冷却水喷淋层喷嘴(9)，所述冷却水喷淋层(8)的冷凝液通过塔内分区装置(14)收集后返回冷凝液水箱(16)。
2.根据权利要求1所述的单塔三区脱硫脱白一体化装置，其特征在于：所述浆液喷淋层(4)依次通过浆液循环管道(19)、浆液循环泵(22)、浆液吸入管道(21)和浆液池(20)连通并循环。
3.根据权利要求1所述的单塔三区脱硫脱白一体化装置，其特征在于：所述冷却水喷淋层(8)依次通过冷却水循环管道(13)、冷却水循环泵(18)、冷却水吸入管道(17)、和冷凝液水箱(16)连通并循环。
4.根据权利要求1所述的单塔三区脱硫脱白一体化装置，其特征在于：所述塔内分区装置(14)包括冷凝液收集盘(6)、挡水装置(7)及冷凝液返回管道(15)；
所述的挡水装置(7)为上下均开口的圆锥体结构，圆锥体顶端直径为D，圆锥体底端直径为D1，0.55D≤D1≤0.65D，所述的D为脱硫脱白一体化塔(3)的内径；
所述的冷凝液收集盘(6)位于挡水装置(7)的下方，其为上下均开口圆柱筒结构，圆柱筒的直径大小为D2，1.05D1≤D2≤1.15D1，且在冷凝液收集盘(6)的底部设有冷凝液返回管道(15)用于收集冷凝水和冷却循环水；
所述的挡水装置(7)和冷凝液收集盘(6)同轴线布置。
5.根据权利要求4所述的单塔三区脱硫脱白一体化装置，其特征在于：圆锥体的锥线和脱硫脱白一体化塔(3)内壁之间的夹角为40～55°，所述的冷凝液返回管道(15)和脱硫脱白一体化塔(3)内壁之间的夹角为70～80°。
6.根据权利要求1所述的单塔三区脱硫脱白一体化装置，其特征在于：相邻冷却水喷淋层(8)的间距为L，位于最下层的冷却水喷淋层(8)和挡水装置(7)的底端间距为2～3L，挡水装置(7)的高度为0.7～0.9L，挡水装置(7)的底端和冷凝液收集盘(6)的顶端间距为0.45～0.9L，冷凝液收集盘(6)的顶端和最上层的浆液喷淋层(4)的间距为1.5～2.2L。
7.根据权利要求1所述的单塔三区脱硫脱白一体化装置，其特征在于：所述的除尘除雾装置(10)的上方还设有管束式除雾器。
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|---|---|---|---|---|
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| CN114405680A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-29 | 湖南省楚雄环保科技有限公司 | 一种高效湿法除尘、消白工艺及装置 |
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